王洪飛

徐州市山區節水灌溉示范基地管理處

 

【摘要】在我國國民經濟快速發展,科學技術日新月異的今天,計算機技術也得到飛速的發展，在各領域得到廣泛的應用,在這樣的背景下,計算機技術自動控制系統也不斷完善,操作便捷使其服務質量也不斷的提升。本文從計算機自動控制系統在泵站運行管理運用中的系統構成入手,對計算機自動化系統的控制方式展開分析,著重介紹了計算機系統在泵站運行管理中的應用以及需注意的問題。

【關鍵詞】計算機技術  自動控制系統  泵站運行管理應用  系統構成   控制方式 注意問題

 

隨著我國國民經濟的快速發展,城市化和工業化的速度不斷提升, 推進了社會的不斷進步，為滿足城市化和工業化的發展需要,構建和諧社會人們對于用水需求，像三峽工程、南水北調等大型水利工程的運行和建設，越來越多的泵站投入運行。但是基于國情我國在運行的泵站中還存在著自動化水平低下,泵站工程的能量消耗和運行費用高，至使不少泵站長期低效運行,能耗與運行費用居高不下。探索泵站經濟節能的運行具有重要意義。為了更好地使泵站快速、高效、低耗的運行,將計算機自動化控制系統應用引入泵站運行管理中。

1 計算機自動控制系統的構成

泵站的計算機自動化控制系統由計算機監控系統、視頻監控系統組成。

1.1泵站計算機監控系統

    泵站計算機監控系統由上位機系統、網絡設備、現地控制單元（以PLC為核心）及部分外圍自動化元件等組成。PLC通過高速以太網與上位機相連，現地控制單元上設置觸摸屏與PLC通信，勵磁、保護、溫度等設備通過PLC的通信模塊接入。上位機設置Web發布功能，局域網用戶在遠程通過IE可瀏覽泵站的運行工況。

1.1.1上位機的設備及作用

   主機兼操作員站：采集PLC及其他現場設備的數據、進行實時數據的管理、為運行人員提供人機接口。

   通信機兼web發布：實現與上級調度的數據通信、提供web發布服務、歷史數據存儲。

1.2.2網絡設備

    主要指監控系統的網絡交換機。根據網絡結構，采用星型網交換機或環網交換機。交換機接口一般采用100/1000兆自適應。

1.1.3現地控制單元

PLC作為現地控制單元的核心，主要完成現場數據的采集、控制邏輯的最終執行等功能。

監控系統中控室

泵站計算機監控系統常見的網絡結構

1.2視頻監視系統

   隨著計算機技術的發展，視頻監控系統也經歷了從純模擬的系統,視頻基帶傳輸; 純模擬的系統，引入了多媒體控制技術；模擬與數字的結合，硬盤錄象技術廣泛應用；視頻服務器概念的引入，局域網/廣域網監控；發展網絡攝象機，真正實現數字化監控五個階段。視頻監控系統的流程主要分為控制流程和視頻流程兩部分。

1.2.1控制流程

控制流程基于TCP/IP、HTTP、FTP、SMTP、NTP、ARP、BOOTP、CHAP等開放性結構和協議。

1.2.2視頻流

    視頻流程基于同軸電纜、超五類網線、數字微波、光纜等傳輸方式。

1.3泵站計算機監控系統主要完成如下功能：

1）實時數據的采集與處理。

2）主輔機、閘門、變配電設備的控制與調節。

3）運行監視及故障告警。

4）主機、變配電設備的微機保護。

5）歷史數據的存儲與查詢。

6）  與上級調度部門的數據通信。

2 控制方式

泵站的控制部分為三種方式來具體實現結運行設各的管理:基本控制、就地控制、中央控制。

2.1 基本控制

    基本控制是所有設備的最高級別的控制,通過控制箱實現對設備的具體控制。首先把控制界面選為手動控制,使泵站的整個系統處于待機模式文時候整個控制系統就被屏蔽了,失去了對設備的控制能力,所有設備只能通過手動操作來完成,這個時候工作人員可以對設各的主控制箱進行檢查和維修。主控制箱控制著大部分的泵站設備運行。所以基本控制的內容完全可以在主控制箱里來完成。

2.2 就地控制

    就地控制的優先級高于中央控制,利用PLC的邏控制功能,提供設備的自動控制及關聯設備的聯動、連鎖控制。泉站工程的就地控制操作界面是集中控制室的監控計算機屏幕,PLC能根據監控計算機發出的指令及頂先制定的規則和調節方法自動控制現場設備.

2.3 中央控制

   中央控制系統的主要任務就是實現系統的整體調度,同時協調好各個泵站的機組運行管理。系統根據采集到的信息，進行中央控制并對各監控對象進行協調,以保證整個系統處于優化狀態，并處理局部的或整個泵站的停機或其他事故。系統根據各泵組及水位的實際情況和預先的設定控制整個工程設備。

3  計算機自動控制系統的性能

首先,開關信號的處理。開關的使用關系到實際管理泵站的運行情況。在按下開關時整個所屬的機組是否按開關來運行,這要有一個自動識別的過程。例如,有時候由于外界或者自身的原因不小心按下的開關按鈕。操作人員及時的發現了這個問題,并且進行了糾正處理。可是機組還是按照最開始操作來完成機組運行,這時候將會產生重大的操作失誤,對以下的各個泵站運行產生了極大的破壞作用,這個損失是不可估量的。所以在按下開關按鈕時計算機會根據對按鈕按下的時間力度進行自動分析,并且在確定是真的需要打開開關時也會有一個延遲執行的過程。這就對開關的是否執行進行了雙保險的操作過程然后,模擬數據量的處理。很多情況下傳送來的數據是有一定的誤差的,不管是系統內部的數據錯誤還是水位感應器有東西遮擋而導致的水位測量偏差等。這時候就必須要經過模擬數據的處理過程。如果不去處理就直接的啟動了,報警系統會給整個泵站的管理帶來混亂,最重要的是當沒有達到報警水位就報警導致操作人員打開了泵站的水閥門,那樣引起的后果將非常巨大。所以在模擬信號被送到系統管理室是,都要首先送到信號緩沖地帶,進行處理,并且有一個延遲操作的過程,來確保對預警裝置的操作的正確性。最后,管理計數過程。由于在站運行時要進行嚴格的監控。操作人員在操作時每一個操作的步驟和對每個設備的操作次數等又要經過計數和匯總。以達到實時監控分析的目的。通過就地控制系統將每一次的計數傳送到系統分析站點。然后進行累加或是利用其他數學計算方法來完成計數的整理和分析。最終得到一個管理人員需要的數據值,為接下來的泵站系統管理提供數據支持。

4  計算機自動控制系統對過程展示和操作的應用

4.1 過程的顯示應用

過程畫面應按照泵站的構筑物的走向進行組態,以方便操作員的操作。系統提供多幅泵站區域畫面。系統提供至少50幅詳細過程畫面。過程畫面應分成4個基本區域:①區域顯示行:②信息行:③過程顯示:④命令行。區域顯示能夠方便地在平面圖上移動,并能顯示報警/故障信息信息行提供兩行信息,顯示過去未確認的故障信息。剩余的報警儲存在個循環的緩沖區中。確認的報警存儲在確認的報警報表中。命令行用于發出命令。過程畫面含有一個靜態的背量,和在畫面上顯示的動態值。每個過程畫面上可至少顯示40個動態值。

4.2 系統操作的應用

最原始的泵站管理工作就是一個大量運用人力的過程,這是對人員的個浪費。比如說如果發現一個泵站機組出現了小問題需要解決,主控制系統就會向相應站點的人員發出指令要求他們去進行操作并處理好。現在有了計算機自動控制系統,就不需要這么麻煩了,主控制室的人員好、只要通過計算機自動控制系統的頁面顯示就可以完成。同時可以利用其功能鍵進行一健操作,來完成這整個步驟,效率高而且很大程度上節約了人力的浪費。還有就是在運行過程中一且出現故障,各個區域相應的報警燈就會閃標。而操作員完全可以通過故障解除指南一步一步的完成故障的排除工作。整個整個故障排除快速準確,節省時間也減少了操作人員在操作過程中出現錯誤的概率。

5 存在的問題

1）對監控系統的認識程度還不夠，計算機監控很大程度上只停留在監視功能的應用，控制功能在現場實際應用中使用的較少。

2）監控系統實現的功能較單一，對現場實際的生產管理的幫助還不夠，一些數據統計、分析等高級應用功能比較缺乏。

3）系統涉及的設備種類、品牌、型號較多，不利于后續維護及備件管理；

4）由于系統在網絡結構、安全防護等方面的不足及不同廠家系統實施程度上的差異、現場維護能力薄弱等因素，造成系統很難長期穩定運行。

6  泵站運行管理運用中應該應對措施

1）要保證以計算機的實時監控為主,其對于其他的監控設備要有選擇的使用。但是也不能因為是計算機的監控就可以放松人為監控。計算機知識被用來更好管理泵站的工具,泵站管理人員也絕不能在思想放松等。

2）根據自動化改造后的實際情況,將自動化系統有關內容和現場設備的具體情況編制成簡明易懂的說明。盡量使操作簡單化、明顯化,便運行值班人員監視操作。在操作系統中設置多層防護程序,特別在合斷路器之前,必須先做好合閘前的各項準備工作。否則,上位機將自動閉鎖無法進行下一步, 操作。

3）在運行實踐中不斷改造與自動化系統不相符的設備,不斷對自動化系統進行完善,對相應的軟硬件進行升級改造,以適應現代科技發展的要求。

7  結語

綜上所述,計算機在泵站的自動控制及其它領域都發揮著愈來愈重要的作用,它對提高泵群的科技含量、整體協調運作、經濟安全運行等都起到人不能替代的作用,隨著計算機及網絡技術的迅猛發展,它必將在更多領域發揮更大的作用。

 

參考文獻

[1]梁萬平,張輝武,朱志江等.倒虹吸滲漏原因及泵站運行邊界條件初探[J].南水北調與水利科技,2013,(z2):229-230

[2]陳炎爐主編.大型電力排灌站[M].北京:水利電力出版社,1987:89-125

作者簡介：王洪飛（1978-），云南尋甸人，本科學歷，中級職稱（一級建造師、監理工程師），徐州市山區節水灌溉示范基地管理處工程股股長，負責節水基地工程股工作及單位的安全工作，南水北調劉山站工程管理項目部技術員、安全員，2020年2月始水務局安排到市安全督導組第十組到泉山區、市場監督管理局進行安全督導工作。

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